陳欣華，朱清坤

(鄭州幼兒師范高等專(zhuān)科學(xué)校，鄭州 450099)

豆腐乳品種較多，在發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中添加不同的輔助物質(zhì)，即可形成不同風(fēng)味特征的豆腐乳，按照豆腐乳顏色劃分，主要分為紅豆腐乳和白豆腐乳。經(jīng)過(guò)多次的改進(jìn)，豆腐乳的發(fā)酵工藝已達(dá)到成熟水平，但對(duì)于豆腐乳成分及品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析的數(shù)據(jù)較少。豆腐乳品質(zhì)特性的影響因素較多，主要包括豆腐乳的理化特性和豆腐乳的感官特性。本文采用實(shí)驗(yàn)分析獲取豆腐乳的風(fēng)味物質(zhì)成分，并采用響應(yīng)面與迭代算法結(jié)合的方式進(jìn)行豆腐乳的感官評(píng)價(jià)。同時(shí)對(duì)豆腐乳的成分特性進(jìn)行分析，建立豆腐乳發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵劑添加量以及發(fā)酵溫度對(duì)豆腐乳的總糖含量、還原糖含量、總酸含量、pH以及菌落總數(shù)的影響關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)方法及目的

在豆腐乳發(fā)酵過(guò)程中，提取15 mL發(fā)酵液置于頂空瓶?jī)?nèi)，并加入0.4 g氯化鈉，擰緊頂空瓶瓶蓋，放入40 ℃恒溫水浴鍋中進(jìn)行加熱。將活化萃取插頭插入頂空瓶中，平衡10 min后開(kāi)始40 min吸附倒計(jì)時(shí)。萃取吸附完成后，利用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析的方法進(jìn)行豆腐乳香氣成分鑒定[1-3]。氣相色譜分析過(guò)程中，溫度在40 ℃保持2 min，并以1 ℃/min的升溫速率將溫度均勻升高至100 ℃。再次以4.5 ℃/min的升溫速率將溫度均勻升高至240 ℃，溫度保持4 min，使樣品入口處的溫度為240 ℃，檢測(cè)容器內(nèi)的溫度為250 ℃。

質(zhì)譜分析條件：采用電子電離源，電子能量要求達(dá)到70 eV，離子溫度為230 ℃，同時(shí)確保質(zhì)譜掃描范圍為45～650 m/z[4]。

以豆腐乳中的總糖含量、還原糖含量、總酸含量、pH以及乳酸菌菌落總數(shù)為檢測(cè)指標(biāo)，將豆腐乳發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵劑使用量及發(fā)酵溫度中某一項(xiàng)作為單一影響因素變量，其余兩項(xiàng)固定，進(jìn)行豆腐乳發(fā)酵過(guò)程影響因素實(shí)驗(yàn)[5]。單一因素及其水平見(jiàn)表1。

2 豆腐乳發(fā)酵過(guò)程單因素實(shí)驗(yàn)

表2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆腐乳發(fā)酵效果影響數(shù)據(jù)Table 2 The influencing data of fermentation time on the fermentation effect of sufu

由表2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增長(zhǎng)，豆腐乳中總糖含量和還原糖含量逐漸降低；在發(fā)酵初始24 h內(nèi)，微生物最大程度地利用豆腐乳中的糖來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，隨著總糖及還原糖含量的降低，乳酸菌的發(fā)酵能力降低；微生物生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，豆腐乳中的總酸含量不斷增加，因此豆腐乳中pH值逐漸減??；發(fā)酵初期，由于豆腐乳中含有較多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此菌落生長(zhǎng)繁殖快，隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的減少，豆腐乳中菌落總數(shù)逐漸降低[6-8]。對(duì)豆腐乳發(fā)酵過(guò)程及檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，最終選取24 h為豆腐乳發(fā)酵時(shí)間。

表3 發(fā)酵劑添加量對(duì)豆腐乳發(fā)酵效果影響數(shù)據(jù)

由表3可知，當(dāng)豆腐乳中發(fā)酵劑添加量為0.15 g時(shí)，豆腐乳中乳酸菌菌落總數(shù)達(dá)到最大值，同時(shí)總糖含量及還原糖含量逐漸降低。當(dāng)豆腐乳中發(fā)酵劑添加量較少時(shí)，菌體的含量少，無(wú)法有效地利用豆腐乳的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，當(dāng)菌體含量較多時(shí)，豆腐乳的營(yíng)養(yǎng)成分消耗快，菌體快速進(jìn)入生長(zhǎng)末期[9]。對(duì)豆腐乳發(fā)酵過(guò)程及檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，最終確定豆腐乳發(fā)酵劑添加量為0.15 g。

表4 發(fā)酵溫度對(duì)豆腐乳發(fā)酵效果影響數(shù)據(jù)Table 4 The influencing data of fermentation temperature on the fermentation effect of sufu

由表4可知，當(dāng)發(fā)酵溫度較低時(shí)，豆腐乳中微生物代謝能力較弱，微生物無(wú)法大量繁殖，豆腐乳中營(yíng)養(yǎng)成分無(wú)法得到有效發(fā)酵。在42 ℃條件下，豆腐乳中的菌落總數(shù)達(dá)到最大值，總酸含量達(dá)到最大值，總糖及還原糖含量最低[10]。由此表明，在42 ℃條件下微生物最大程度地利用豆腐乳中的糖類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵。

3 豆腐乳發(fā)酵過(guò)程三因素實(shí)驗(yàn)

利用組合實(shí)驗(yàn)原理，選擇豆腐乳發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵劑添加量以及發(fā)酵溫度為豆腐乳發(fā)酵過(guò)程自變量，以豆腐乳中的總糖含量R1、還原糖含量R2、總酸含量R3、pH R4以及菌落總數(shù)R5為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)豆腐乳發(fā)酵過(guò)程中的三因素三水平實(shí)驗(yàn)。豆腐乳發(fā)酵過(guò)程三因素三水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 豆腐乳發(fā)酵過(guò)程三因素三水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 The experimental results of three factors and three levels in the fermentation process of sufu

對(duì)表5中實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次線(xiàn)性回歸，得到豆腐乳中R1、R2、R3、R4以及R5的回歸方程。

總糖含量R1=5.08+1.54A+0.24B-0.72C-0.35AB+0.27AC+0.68BC-1.42A2-0.96B2-0.027C2；

還原糖含量R2=4.20-0.76A-0.16B+0.12C+0.21AB-0.21AC-0.18BC+0.40A2+0.023B2+0.003C2；

總酸含量R3=0.13-0.0056A+0.0065B+0.01C-0.009AB-0.011AC-0.0000075BC+0.024A2+0.0008B2+0.01C2；

pH R4=0.12+0.00088A-0.0038B+0.0075C+0.0028AB+0.00016AC-0.011BC+0.0018A2+0.009B2+0.006C2；

菌落總數(shù)R5=8.53+0.048A+0.3B-0.09C-0.02AB-0.15AC-1.06BC-0.85A2-0.2B2-0.47C2。

利用豆腐乳發(fā)酵過(guò)程回歸方程確定豆腐乳發(fā)酵過(guò)程的最佳工藝參數(shù)，并對(duì)回歸方程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析得出發(fā)酵條件因素對(duì)發(fā)酵工藝的影響顯著性[11]。在豆腐乳發(fā)酵過(guò)程中，pH因素對(duì)發(fā)酵工藝的影響最明顯，菌落總數(shù)對(duì)發(fā)酵工藝的影響最不明顯。各影響因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程效應(yīng)分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6各影響因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程效應(yīng)分析結(jié)果

4 響應(yīng)面分析

根據(jù)發(fā)酵過(guò)程二次線(xiàn)性回歸方程得出不同因素的響應(yīng)面分析圖，見(jiàn)圖1～圖5。從響應(yīng)面分析圖中可以直觀(guān)得出不同發(fā)酵條件相互作用時(shí)豆腐乳發(fā)酵參數(shù)變化過(guò)程。當(dāng)圖中曲線(xiàn)坡度較大時(shí)，說(shuō)明該發(fā)酵條件對(duì)豆腐乳的發(fā)酵過(guò)程影響越顯著；當(dāng)圖中曲線(xiàn)坡度較平滑時(shí)，說(shuō)明該發(fā)酵條件對(duì)豆腐乳的發(fā)酵過(guò)程影響顯小。

圖1 各因素對(duì)豆腐乳總糖含量影響的3D響應(yīng)面Fig.1 Effects of various factors on total sugar content in sufu by 3D response surface diagrams

圖2 各因素對(duì)豆腐乳還原糖含量影響的3D響應(yīng)面Fig.2 Effects of various factors on reducing sugar content in sufu by 3D response surface diagrams

圖4 各因素對(duì)豆腐乳pH影響的3D響應(yīng)面Fig.4 Effects of various factors on pH values sufu by 3D response surface diagrams

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及成分分析檢測(cè)

根據(jù)響應(yīng)面分析結(jié)果及實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析，確定豆腐乳發(fā)酵過(guò)程達(dá)到最佳工藝條件時(shí)，發(fā)酵時(shí)間為27 h，發(fā)酵劑添加量為0.15 g，發(fā)酵溫度為40 ℃。經(jīng)過(guò)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)后，測(cè)得豆腐乳中總酸含量為5.5 g/L，pH為4，總糖含量為0.13 g/L，還原糖含量為0.12 g/L，豆腐乳中乳酸菌菌落總數(shù)達(dá)到8.8 CFU/mL。與二次線(xiàn)性回歸方程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，二者之間具有較好的擬合度。

發(fā)酵完成后，對(duì)豆腐乳中的各類(lèi)成分進(jìn)行檢測(cè)，并與發(fā)酵前豆腐乳發(fā)酵液中的各類(lèi)成分進(jìn)行對(duì)比，豆腐乳中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表7，數(shù)量用有效個(gè)數(shù)進(jìn)行表示。

表7 豆腐乳發(fā)酵前后風(fēng)味物質(zhì)對(duì)比數(shù)據(jù)(有效個(gè)數(shù))Table 7 The comparative data (effective number) of flavor compounds before and after fermentation of sufu

由表7可知，發(fā)酵前后，豆腐乳中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量發(fā)生明顯的變化，在發(fā)酵前豆腐乳發(fā)酵液中含有較多的烯類(lèi)物質(zhì)，醇類(lèi)物質(zhì)含量較低。豆腐乳發(fā)酵完成后，部分風(fēng)味物質(zhì)消失，烯類(lèi)物質(zhì)含量明顯降低，同時(shí)生成新的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

6 結(jié)論

豆腐乳的獨(dú)特風(fēng)味是由各種風(fēng)味物質(zhì)之間相互作用形成的，并非一種風(fēng)味物質(zhì)或一類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)單獨(dú)形成。在豆腐乳的發(fā)酵過(guò)程中，在各種發(fā)酵條件因素的影響作用下，發(fā)生一系列的生化反應(yīng)，同時(shí)豆腐乳中的微生物也不斷地代謝，形成各種不同的風(fēng)味物質(zhì)。生化反應(yīng)和微生物代謝使豆腐乳中的部分物質(zhì)消失，同時(shí)生成其他新的物質(zhì)，從而形成新的風(fēng)味物質(zhì)。